(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを積層したセル積層体に前記セル積層体以外の構成部品が取り付けられた燃料電池の製造装置であって、
前記複数のセルを積層するためのセル積層載置部と、
水平方向に平行で前記セルの積層方向に垂直な回転軸を中心に、前記セル積層載置部を回転させるための回転機構と、
を備え、
前記回転機構は、
前記複数のセルを積層して前記セル積層体を作製する場合には、前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が鉛直方向および水平方向に対して傾斜した第１の状態とし、
前記セル積層体の上部側の側面に前記燃料電池の構成部品を取り付ける場合には、前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が前記第１の状態よりもさらに鉛直方向に対して傾斜した第２の状態とし、
前記セル積層載置部から前記構成部品が取り付けられた前記セル積層体を鉛直下方向に向けて取り出す場合には、前記セル積層載置部を回転させて前記上部側の側面が鉛直下方向に向いた第３の状態とする
製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の製造装置であって、
前記セル積層載置部および前記回転機構を支持する台座を備え、
前記台座は、略コの字状の開口部を有している
ことを特徴とする製造装置。
【請求項３】
複数のセルを積層したセル積層体に前記セル積層体以外の構成部品が取り付けられた燃料電池を、前記複数のセルを積層するためのセル積層載置部と、水平方向に平行で前記セルの積層方向に垂直な回転軸を中心に、前記セル積層載置部を回転させるための回転機構と、を備える製造装置を用いて製造する製造方法であって、
（ａ）前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が鉛直方向および水平方向に対して傾斜した第１の状態とし、前記複数のセルを積層して前記セル積層体を作製する工程と、
（ｂ）前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が前記第１の状態よりもさらに鉛直方向に対して傾斜した第２の状態とし、前記セル積層体の上部側の側面に前記燃料電池の構成部品を取り付ける工程と、
（ｃ）前記セル積層載置部を回転させて前記上部側の側面が鉛直下方向に向いた第３の状態とし、前記セル積層載置部から前記構成部品が取り付けられた前記セル積層体を鉛直下方向に向けて取り出す工程と、
を備える製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の製造装置およびこれを用いた製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、複数のセルを積層したスタック構造のセル積層体とされるのが一般的である。このようなセル積層体の製造には、例えば、鉛直方向にセルを積層するセル積層装置が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４２０５１号公報
【特許文献２】特開２００７−２２７０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記セル積層装置は、鉛直方向にセルを積層する装置であり、鉛直方向に沿ったセル積層体の側面（以下、「部品取り付け面」とも呼ぶ）に燃料電池の構成部品を取り付けることはできない。このため、従来は、燃料電池の構成部品を部品取り付け面に取り付けるために、製造したセル積層体をセル積層装置から取りだして、部品取り付け用の製造装置に載置し、部品取り付け面が上部を向くように回転させた上で、部品取り付け面に構成部品を取り付けていた。従って、製造効率の点で改善の余地があった。
【０００５】
そこで、本発明は、燃料電池の製造効率の改善を可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［形態１］
複数のセルを積層したセル積層体に前記セル積層体以外の構成部品が取り付けられた燃料電池の製造装置であって、
前記複数のセルを積層するためのセル積層載置部と、
水平方向に平行で前記セルの積層方向に垂直な回転軸を中心に、前記セル積層載置部を回転させるための回転機構と、
を備え、
前記回転機構は、
前記複数のセルを積層して前記セル積層体を作製する場合には、前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が鉛直方向および水平方向に対して傾斜した第１の状態とし、
前記セル積層体の上部側の側面に前記燃料電池の構成部品を取り付ける場合には、前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が前記第１の状態よりもさらに鉛直方向に対して傾斜した第２の状態とし、
前記セル積層載置部から前記構成部品が取り付けられた前記セル積層体を鉛直下方向に向けて取り出す場合には、前記セル積層載置部を回転させて前記上部側の側面が鉛直下方向に向いた第３の状態とする
製造装置。
この製造装置によれば、セル積層載置部を容易に回転させることができるので、燃料電池の製造効率の改善を図ることが可能である。
［形態２］
形態１記載の製造装置であって、
前記セル積層載置部および前記回転機構を支持する台座を備え、
前記台座は、略コの字状の開口部を有している
ことを特徴とする製造装置。
このようにすれば、この略コの字状の開口部に、例えば、台車を容易に配置することができる。
［形態３］
複数のセルを積層したセル積層体に前記セル積層体以外の構成部品が取り付けられた燃料電池を、前記複数のセルを積層するためのセル積層載置部と、水平方向に平行で前記セルの積層方向に垂直な回転軸を中心に、前記セル積層載置部を回転させるための回転機構と、を備える製造装置を用いて製造する製造方法であって、
（ａ）前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が鉛直方向および水平方向に対して傾斜した第１の状態とし、前記複数のセルを積層して前記セル積層体を作製する工程と、
（ｂ）前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が前記第１の状態よりもさらに鉛直方向に対して傾斜した第２の状態とし、前記セル積層体の上部側の側面に前記燃料電池の構成部品を取り付ける工程と、
（ｃ）前記セル積層載置部を回転させて前記上部側の側面が鉛直下方向に向いた第３の状態とし、前記セル積層載置部から前記構成部品が取り付けられた前記セル積層体を鉛直下方向に向けて取り出す工程と、
を備える製造方法。
この製造方法によれば、燃料電池の製造効率の改善を図ることが可能である。
【０００７】
［適用例１］
複数のセルを積層したセル積層体からなる燃料電池の製造装置であって、
前記複数のセルを積層するためのセル積層載置部と、
前記セルの積層方向に垂直な回転軸を中心に、前記セル積層載置部を回転させるための回転機構と、
を備える製造装置。
この製造装置によれば、セル積層載置部を容易に回転させることができるので、燃料電池の製造効率の改善を図ることが可能である。
【０００８】
［適用例２］
適用例１記載の製造装置であって、
前記回転軸は、さらに、水平方向に平行であることを特徴とする製造装置。
このようにすれば、容易に回転機構を実現することができる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１記載の製造装置であって、
前記セル積層載置部および前記回転機構を支持する台座を備え、
前記台座は、略コの字状の開口部を有している
ことを特徴とする製造装置。
このようにすれば、この略コの字状の開口部に、例えば、台車を容易に配置することができる。
【００１０】
［適用例４］
適用例１記載の製造装置であって、
前記燃料電池の構成部品が取り付けられる前記セル積層体の側面は、前記積層方向および前記回転軸に沿った方向に平行であり、
前記回転機構は、前記複数のセルを積層する時の第１の状態と前記構成部品を取り付けるときの第２の状態で停止可能である
ことを特徴とする製造装置。
こうすれば、セルの積層および構成部品の取り付けを容易に行なうことが可能である。
【００１１】
［適用例５］
複数のセルを積層したセル積層体からなる燃料電池を、前記複数のセルを積層するためのセル積層載置部と、前記セルの積層方向に垂直な回転軸を中心に、前記セル積層載置部を回転させるための回転機構と、を備える製造装置を用いて製造する製造方法であって、
（ａ）前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が鉛直方向および水平方向に対して傾斜した第１の状態とし、前記複数のセルを積層した前記セル積層体を作製する工程と、
（ｂ）前記セル積層載置部を回転させて前記積層方向が前記第１の状態よりもさらに鉛直方向に対して傾斜した第２の状態とし、前記セル積層体の上部側の側面に前記燃料電池の構成部品が取り付けられた前記セル積層体を作製する工程と、
（ｃ）前記セル積層載置部を回転させて前記上部側の側面が下部側の側面となった状態とし、前記セル積層載置部から前記セル積層体を鉛直下方向に向けて取り出す工程と、
を備える製造方法。
この製造方法によれば、燃料電池の製造効率の改善を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池の製造装置１０００を示す概略斜視図である。この製造装置１０００は、台座１００と、２つの支持台２００，３００と、セル積層載置部４００と、回転機構５００と、を備えている。
【００１３】
台座１００にはコの字状の開口部１０２が設けられており、この開口部１０２は後述する台車が配置されるスペースである。開口部１０２を挟んだ２つの台座部分１０４，１０６には、鉛直方向に沿って支持台２００，３００が設けられている。２つの支持台２００，の間には、セル積層載置部４００が設けられている。
【００１４】
セル積層載置部４００には、基底部４１０を基準に積層方向（図中矢印方向）に沿って複数のセルが積層される。上底部４２０側には、基底部４１０に対向する押圧板４３２によって、積層した複数のセルを基底部４１０の方向（積層方向とは反対の方向）に向って押圧する押圧機構４３０が設けられている。なお、図４の例では、セル積層載置部４００に複数のセルを積層したセル積層体１０が載置されている状態を示している。
【００１５】
また、セル積層載置部４００は、支持台２００と支持台３００との間を結ぶ水平線に沿った線上の、支持台２００とセル積層載置部４００とを結ぶ軸および支持台３００とセル積層載置部４００とを結ぶ軸を回転軸（不図示）とする回転機構５００に接続されている。回転機構５００は回転ハンドル５２０を有しており、この回転ハンドル５２０を手動で回すことにより、回転軸を中心としてセル積層載置部４００を回転させることができる。また、回転機構５００は角度設定機構５１０を有しており、セル積層載置部４００の角度を、あらかじめ設定された複数の角度のうちのいずれかに設定することができる。
【００１６】
なお、図１（Ａ）は、セル積層載置部４００に載置されているセル積層体１０の積層方向が鉛直上方向を向くように、セル積層載置部４００の角度が設定されている場合（「０度姿勢」と呼ぶ）を示している。また、図１（Ｂ）は、セル積層載置部４００に載置されているセル積層体１０の積層方向が水平左方向を向くように、セル積層載置部４００の角度が設定されている場合（「−９０度姿勢」と呼ぶ）を示している。
【００１７】
また、図１に示した製造装置１０００には、上記した構成以外にも、例えば、複数のセルの積層の基準となる基準ガイド等種々の構成要素が含まれているが、本発明の説明上特に必要のないものについては、図示や説明を省略している。
【００１８】
図２〜図４は、製造装置１０００を用いて実行する燃料電池を構成するセル積層体の作製手順を示す説明図である。なお、図２〜図４は、説明の便宜上製造装置１０００を簡略化して示している。
【００１９】
まず、第１に、図２（Ａ）に示すように、セル積層載置部４００を、回転軸Ａｘを中心として、鉛直上方向に対して反時計回りに３０度（−３０度）回転させた状態（「−３０度姿勢」と呼ぶ）とする。そして、セル積層載置部４００の基底部４１０上にエンドプレートをセットするとともに、複数のセルを積層方向に沿って順に積層し、最上部にエンドプレートをセットして、セル積層体１０を構成する。
【００２０】
第２に、図２（Ｂ）に示すように、押圧機構４３０によりセル積層体１０を基底部４１０の方向へ押圧することにより、セル積層体１０の各セル間およびセルとエンドプレートとの間の接触性を高めたうえで、締結部材１２を用いて上下のエンドプレート間を締結することにより、エンドプレート間に各セルを固定したセル積層体１０を作製する。また、ボルト１４によりセル積層体１０をセル積層載置部４００に固定する。
【００２１】
第３に、図３（Ａ）に示すように、セル積層載置部４００を、図２（Ｂ）の状態から反時計回りに６０度回転させて、鉛直上方向に対して反時計回りに９０度（−９０度）回転させた状態（「-９０度姿勢」と呼ぶ）、すなわち、積層方向が水平左方向を向く状態とする。そして、セル積層体１０の上部に位置する側面に、電圧モニタケーブルやコンピュータ等の構成部品２０を取り付ける。
【００２２】
第４に、図３（Ｂ）に示すように、セル積層載置部４００を、図３（Ａ）の状態から時計回りに１８０度回転させて、鉛直上方向に対して時計回りに９０度回転させた状態（「＋９０度姿勢」と呼ぶ）。すなわち、積層方向が水平右方向を向き、構成部品２０が下側を向く状態とする。
【００２３】
次に、第５に、図４（Ａ）に示すように、台座１００の開口部１０２に昇降式台車６００を配置し、昇降式台車６００の載置台６１０を上昇させてセル積層載置部４００に固定されているセル積層体１０の下部側面に接触させる。そして、セル積層体１０をセル積層載置部４００に固定していたボルト１４を外すとともに、押圧機構４３０による押圧を解除することにより、セル積層体１０をセル積層載置部４００から取り外す。これにより、セル積層体１０が昇降式台車６００の載置台６１０に載置される。なお、載置台６１０の構成部品２０に対応する部分には開口が設けられており、積層体１０は構成部品２０が載置台６１０に接触しないように載置される。これにより、セル積層体１０を６００昇降式台車６００で移動させる際に構成部品２０が損傷することを抑制することができる。
【００２４】
そして、第６に、図４（Ｂ）に示すように、取り外したセル積層体１０が載置された載置台６１０を下降させた後、載置台６１０を台座１００の開口部１０２から引き出して、作製したセル積層体１０を運搬する。
【００２５】
以上のように、本実施例の製造装置１０００を用いることにより、燃料電池の構成部品を組み付けたセル積層体１０を容易に作製することができるので、従来に比べて燃料電池の製造効率の改善を図ることが可能である。
【００２６】
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００２７】
上記実施例の回転機構５００は、あらかじめ設定されている複数の角度のうちいずれかに設定することができる角度設定機構５１０を有していることとして説明しているが、これに限定されるものではなく、任意の角度に設定可能な角度設定機構を有していてもよい。また、回転機構５００は、回転ハンドル５２０を手動で回すことにより、セル積層載置部４００を回転させる機構であるとして説明しているが、これに限定されるものではなく、回転角度を制御可能なモータにより自動的に回転させることが可能な回転機構としてもよい。すなわち、セルの積層方向に垂直であり、かつ、水平方向に平行な回転軸を中心に、セル積層載置部を回転させるための回転機構であれば、どのような回転機構であってもよい。
【００２８】
また、上記実施例の回転機構５００は、セルの積層方向に垂直であり、かつ、水平方向に平行な回転軸を中心とする回転機構であるが、水平方向に平行である必要はなく、少なくとも、セルの積層方向に垂直な回転軸を中心に、セル積層載置部４００を回転させるための回転機構であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池の製造装置１０００を示す概略斜視図である。
【図２】製造装置１０００を用いて実行する燃料電池を構成するセル積層体の作製手順を示す説明図である。
【図３】製造装置１０００を用いて実行する燃料電池を構成するセル積層体の作製手順を示す説明図である。
【図４】製造装置１０００を用いて実行する燃料電池を構成するセル積層体の作製手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…セル積層体
１２…締結部材
１４…ボルト
２０…構成部品
１００…台座
１０２…開口部
１０４，１０６…台座部分
２００，３００…支持台
４００…セル積層載置部
４１０…基底部
４２０…上底部
４３０…押圧機構
４３２…押圧板
５００…回転機構
５１０…角度設定機構
６００…昇降式台車
６１０…載置台
１０００…製造装置
Ａｘ…回転軸
【図１】
0005245520.tif 000002
【図２】
0005245520.tif 000003
【図３】
0005245520.tif 000004
【図４】
0005245520.tif 000005